Predicting branch angle and branch diameter of Scots pine from usual tree measurements and stand structural information

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Abstract

A total of 19 thinning experiments were performed in southern and central Finland to study branchiness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Data were collected from 229 trees of different ages and canopy positions growing on sites of different fertility and thinned to different stand densities. They were used to construct models for predicting vertical trends of branch angle and branch diameter along the stem. By using the variance component model, it was possible to separate the stand-, plot-, and tree-level variations of the dependent variables. However, as the random stand and plot effects were small, they were ignored. The random tree effect of the branch angle model was slightly higher compared with the random tree effect of the branch diameter model. Branch angle increased rapidly in the upper part of the crown, but the increase levelled off in the lower part of the stem. Branch diameter increased from the stem apex to the lower part of the crown and then decreased again towards the base of the tree. Stand density measures were significant variables in the models of branch angle and branch diameter. However, they could be excluded without loss of accuracy if variables describing dimensions of the tree were used as independent variables. Relative crown length and stem diameter were adequate tree-level variables for describing branch characteristics. Validation of the models constructed without variables describing stand density revealed no biased behaviour with respect to stand density. It was concluded that branch characteristics can be predicted from the measurement of some tree-level variables without detailed knowledge of the stand history.

Un total de 19 éclaircies expérimentales ont été réalisées dans le sud et le centre de la Finlande pour étudier les caractéristiques des branches chez le pin sylvestre (Pinus sylvestris L.). Des données furent collectées chez 229 arbres de différents âges et positions dans la voûte, croissant sur des sites de fertilité variée et éclaircis à différentes densités de peuplement. Ces données ont été utilisées pour construire des modèles de prédiction des variations verticales dans le diamètre et l'angle des branches le long du tronc. À l'aide du modèle de variance des composantes, il a été possible de séparer les variations dues au peuplement, à la parcelle et à l'arbre chez les variables dépendantes. Cependant, comme les effets aléatoires dus au peuplement et à la parcelle étaient faibles, ils ont été ignorés. L'effet aléatoire dû à l'arbre était légèrement plus important dans le cas du modèle de prédiction de l'angle des branches que dans le cas du modèle de prédiction du diamètre des branches. L'angle des branches augmente rapidement dans la partie supérieure de la cime mais l'augmentation plafonne dans la partie inférieure de la cime. Le diamètre des branches augmente de l'extrémité de la tige jusqu'à la partie inférieure de la cime puis diminue à nouveau vers la base de l'arbre. Les mesures de la densité du peuplement étaient des variables significatives pour prédire le diamètre et l'angle des branches. Elles pouvaient cependant être exclues sans perte de précision si les variables décrivant les dimensions de l'arbre étaient utilisées comme variables indépendantes. La longueur relative de la cime et le diamètre de la tige étaient des variables adéquates au niveau de l'arbre pour décrire les caractéristiques des branches. La validation des modèles qui ne comportaient pas de variables pour la densité du peuplement n'a pas révélé de comportement biaisé vis-à-vis la densité du peuplement. Les auteurs concluent qu'on peut prédire les caractéristiques des branches à partir des mesures de quelques variables au niveau de l'arbre sans connaître en détail l'histoire du peuplement.

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